Дослідження аберацій дифракційної лінзи

Сферична аберація:

[2.33 (a)]

де додано додаткове значення у вигляді коефіцієнта G четвертого порядку. Порядок дифракції - р.

Кома: [2.33 (b)]

Астигматизм: [2.33 (c)]

Кривизна поля у всіх випадках дорівнює нулю для дифракційної лінзи, так як , n стає великим і дисторсія залишається рівна нулю.

Найпростішим методом корекції цієї лінзи з нескінченно віддаленим об'єктом було б встановити величину в дужках в рівнянні [2.33 (a)] дорівнюють нулю і не додають ніякої корекції четвертого порядку. В цьому випадку дужка дорівнює , а сферична аберація дорівнює нулю, якщо . Кома також дорівнює нулю, так як дужка в рівнянні дорівнює нулю, причому і . В цьому випадку , вимагаючи, щоб кривизна підкладки дорівнювала оптичній силі лінзи. Однак при всіх цих спрощеннях астигматизм не буде виправлений ,тому якщо дифракційний профіль несе всю оптичну силу, його необхідно витравити на вигнуту підкладку, щоб зменшити і .

2.10 Непараксіальна ДЛ

Абераційна модель непараксіальної ДЛ базується на представленні хвильових аберацій, розрахунок яких проводиться через порівняння ідеального і абераційного хвильових фронтів, що чисельно можна представити через порівняння оптичних різниць шляху між головним та боковим променями ідеальної та реальної хвиль:

. (2.34)

Сферична аберація.

ДЛ, що описується фазовою функцією, не вносить сферичної аберації для світла з довжиною хвилі і фокусує його на розрахунковій фокусній відстані . Якщо на елемент падає світло з довжиною хвилі л, то він фокусує його на відстані (параксіальний фокус у першому дифракційному порядку) і вносить сферичну аберацію.

Легко пересвідчитися, що оптична різниця шляху між головним та боковим променями при нормальному освітленні ДЛ паралельним пучком світла дорівнює . Тоді фазова функція ідеальної сферичної хвилі з радіусом f для довжини хвилі л має вигляд:

, (2.35)

а фазова функція сферичної хвилі, сформованої ДЛ із розрахунковими параметрами і , для довжини хвилі л має наступний вигляд:

(2.36)

Хвильова сферична аберація третього порядку ДЛ визначається як різниця других доданків біноміальних розкладів (2.35) і (2.36):

. (2.37)

Зв'язок між хвильовою сферичною аберацією і першою сумою Зейделя описується виразом:

. (2.38)

Тоді перша сума Зейделя непараксіальної ДЛ набуває вигляду:

. (2.39)

Таким чином, представлений вираз сферичної аберації підтверджує той факт, що непараксіальна ДЛ для світла із розрахунковою довжиною хвилі створює ідеальну сферичну хвилю, тобто не вносить сферичну аберацію.

У випадку параксіальної ДЛ (2.36) набуває вигляду:

. (2.40)

Тоді хвильова сферична аберації параксіальної ДЛ описується виразом:

, (2.41)

а перша сума Зейделя:

. (2.42)

Слід зазначити, що параксіальній ДЛ характерна наявність невиправної сферичної аберації для світла із будь-якою довжиною хвилі.

Виконуючи аналогічні порівняння третіх доданків біноміальних розкладів (2.35) і (2.36) можна отримати вирази сферичної аберації 5-го порядку для непараксіальної та параксіальної ДЛ відповідно:

, (2.43)

. (2.44)

Як видно із представлених виразів сферичної аберації ДЛ, аберація 5-го порядку в порівнянні із аберацією 3-го порядку має протилежний знак і стає помітною при збільшенні відносного отвору.

Польові аберації.

Нехай на ДЛ радіусом R та фокусною відстанню f падає паралельний пучок світла під кутом б (рис. 2.23).

Рис. 2.23. До визначення різниці оптичної довжини шляху між осьовим та боковим променями ДЛ при куті падіння б

Тоді оптична різниця довжин шляху між боковим та осьовим променями у загальному випадку запишеться як:

,

де

Тоді OPD набуває вигляду:

. (2.45)

Вираз (2.83) можна представити у вигляді:

, (2.46)

де вирази під коренями можна розкласти у ряд вигляду та обмежитися першими трьома доданками:

1)

;

2) .

Після підстановки та скорочень вираз (2.46) набуває вигляду:

(2.47)

Якщо б не перевищує декількох градусів, то і . Тоді (2.47) набуває остаточного вигляду:

. (2.48)

Згідно (2.48) фазові функції ідеального та реального хвильових фронтів для довжини хвилі л описується виразами

, (2.49)

. (2.50)

Тоді аберація кома третього порядку непараксіальної ДЛ визначається як різниця третіх доданків виразів (2.49) і (2.50):

(2.51)

Оскільки , то друга сума Зейделя непараксіальної ДЛ має вигляд:

(2.52)

Аберація астигматизм третього порядку непараксіальної ДЛ визначається як різниця четвертих доданків виразів (2.49) і (2.50):

(2.53)

Таким чином, непараксіальна ДЛ вільна від астигматизму для будь-якої довжини хвилі, та від коми для розрахункової довжини хвилі л0.

Хроматизм непараксіальної ДЛ.

Для непараксіального випадку вираз фокусної відстані ДЛ у 1-ому дифракційному порядку має вигляд:

. (2.54)

Із виразу (2.54) видно, що світло із довжиною хвилі кожна дифракційна зона m фокусує у свій індивідуальний фокус. Якщо , то зі збільшенням порядкового номеру зони фокус наближається до лінзи, а при ? навпаки. Якщо оптична сила непараксіальної ДЛ описується виразом:

, (2.55)

то її коефіцієнт дисперсії набуває вигляду:

, (2.56)

де

.

3. Використання дифракційних лінз для корекції сферичної аберації

Великого розповсюдження в наш час набувають дифракційні лінзи (ДЛ), що застосовуються для проектування оптичних систем, а саме для корекції хроматизму та термічної аберації. Найчастіше такі ДЛ розраховуються у параксіальному наближенні і практично не впливають на оптичну силу системи. Проте важливим є дослідження непараксіальних ДЛ, які дають змогу виконувати корекцію монохроматичних аберацій.

Абераційна модель непараксіальної ДЛ базується на представленні хвильових аберацій, розрахунок яких проводиться через порівняння ідеального і абераційного хвильових фронтів, що дає змогу використовувати її для корекції монохроматичних аберацій.

3.1 Метод корекції сферичної аберації гібридної лінзи

У даному підпункті представлено метод корекції сферичної аберації гібридної лінзи. В основі методу лежить рівняння, що дозволяє для гібридної лінзи отримати розрахункові довжину хвилі і фокусну відстань її дифракційної складової, сферична аберація котрої у межах заданого світлового діаметра дорівнює сферичній аберації рефракційної складової, але протилежна за знаком.

Очевидно, що у заданому спектральному діапазоні при сферична аберація параксіальної ДЛ перевищую сферичну аберацію непараксіальної ДЛ у разів. Особливістю непараксіальної ДЛ є її від'ємне значення сферичної аберації для . Тобто, зі збільшенням світлового діаметру ДЛ її фокусна відстань по відношенню до параксіальної збільшується. А для світла з , як і для рефракційної лінзи, фокусна відстань зменшується. Тому такий елемент здатний компенсувати сферичну аберацію рефракційної лінзи у межах усього світлового діаметра.

Таким чином, якщо відома сферична аберація рефракційної лінзи , то можна підібрати такі розрахункові параметри , , що для світла з довжиною хвилі л і фокусною відстанню f ДЛ вноситиме сферичну аберацію . На основі виразу першої суми Зейделя ДЛ для розрахунку необхідного значення було отримано наступний вираз:

. (3.1)

При використанні виразу (3.1) завжди необхідно враховувати знак сферичної аберації рефракційної частини . Якщо , то . Тоді на вибір значення f накладається умова (обмежується максимальне додатне значення f ). Якщо , то . Тоді умова набуває вигляду (обмежується мінімальне від'ємне значення f).

Розглянемо існуючий метод корекції сферичної аберації

3.2 Метод корекції сферичної аберації гібридної лінзи

залежно від радіального розміру лінзи для світла з довжиною хвилі . Для сферична аберація лінзи набуває значення . Cвітло з довжиною хвилі фокусує на відстані , і вносить сферичну аберацію . Розрахункові довжина хвилі і фокусна відстань дорівнюють 13,9 мкм і 71,43 мм відповідно.

У межах усього світлового радіуса сферична аберація ДЛ і сферична аберація рефракційної лінзи мають однакові значення, але протилежні за знаком. Тому отримана у результаті поєднання рефракційної і дифракційної компонент гібридна лінза для світла з довжиною хвилі створює ідеальну сферичну хвилю. Очевидно, що фокусна відстань розрахованої монохроматичної гібридної лінзи дорівнює 50 мм (вважаємо лінзу тонким елементом), а її відносний отвір ? .

Коефіцієнт фазової затримки дифракційної компоненти розрахованої гібридної лінзи дорівнює 1,39, тому її дифракційна ефективність у робочому першому дифракційному порядку не перевищує 60% . Зменшення розрахункової довжини хвилі призведе до збільшення дифракційної ефективності, проте і сферична аберація гібридної лінзи також збільшиться.

Часткова компенсація сферичної аберації рефракційної лінзи матиме місце тоді, коли . Вибір розрахункової довжини хвилі дифракційної частини гібридної лінзи визначається компромісом між ефективністю та сферичною аберацією.

Очевидно, що із-за значного хроматизму ДЛ отримана гібридна лінза обмежена монохроматичним застосуванням. Для того, щоб така лінза мала скориговану сферичну аберацію у широкому спектральному діапазоні, її ДЛ має характеризуватися малою оптичною силою. На основі цього твердження розраховано гібридну лінзу із практично виправленою сферичною аберацією у широкому спектральному діапазоні. В якості рефракційної складової обрано плоско-випуклу германієву лінзу із , перша сума Зейделя якої складає 0,1765 мм. Тоді ДЛ має вносити сферичну аберацію -0,1765 і мати велику фокусну відстань. Наступні розрахунки будуть проводитися для довжини хвилі 10 мкм, оскільки сферична аберація рефракційної лінзи практично не залежить від довжини хвилі, а фокусна відстань ДЛ обирається великою. Максимальна величина фокусної відстані обмежується тим, що ДЛ повинна мати не менше двох дифракційних зон, оскільки за наявності лише однієї зони ДЛ перетворюється на асферичну поверхню, що не виконує бажаної абераційної корекції. Отримано, що при і розрахункові параметри ДЛ дорівнюють і , радіус першої зони складає 8,044 мм, а другої - 12,445 мм. Легко пересвідчитися, що отримана ДЛ із світловим діаметром для довжини хвилі 10 мкм вносить сферичну аберацію рівну -0,1765. Таким чином, шляхом нанесення дифракційних канавок на плоску поверхню рефракційної лінзи можна скоригувати її сферичну аберацію для бажаної довжини хвилі, або значно зменшити для всього робочого спектрального діапазону.

3.3 Перевірка у програмі ZEMAX

Розрахуємо у програмі ZEMAX гібридну лінзу з виправленою сферичною аберацією.

Другий поліноміальний коефіцієнт ДЛ, що вносить асферичність до хвильового фронту, має вигляд:

. (3.2)

Використовуючи вираз першої суми Зейделя параксіальної ДЛ А2 можна записати як:

. (3.3)

Таким чином, змінюючи значення коефіцієнта А2 сферичній аберації ДЛ можна придати різного значення. Слід зазначити, що при виборі коефіцієнта А2 слід враховувати також параксіальну сферичну аберацію ДЛ.

Шляхом поєднання тонкої германієвої плоско-випуклої лінзи з , та ДЛ із , для довжини хвилі змодельована гібридна лінза з виправленою сферичною аберацією (рис. 3.1). Радіус кривизни сферичної поверхні отриманої лінзи складає , а на її плоскій поверхні нанесені дифракційні зони ДЛ.

Рис. 3.1. Гібридна тонка лінза , із виправленою сферичною аберацією для довжини хвилі 10 мкм.

Поліноміальні коефіцієнти отриманої гібридної лінзи дорівнюють та , тобто дифракційна частина лінзи має фокусну відстань 100 мм і компенсує сферичну аберацією із сумою Зейделя 0,1836 мм. Для порівняння, перша сума Зейделя розрахованої гібридної лінзи з , , у якої ДЛ описується лише першим поліноміальним коефіцієнтом складає 0,1834 мм. Отже другий коефіцієнт А2 дійсно розраховано таким, щоб компенсувати сферичну аберацію.

На рис. 3.2 наведені МПФ, точкова діаграма, різниця оптичної довжини ходу та діаграма аберацій променів плоско-випуклої гібридної лінзи з , для довжини хвилі 10 мкм. У такої лінзи сферична аберація 3-го порядку відсутня, а 5-го ? має практично нульове значення. Як видно із отриманих результатів, гібридна лінза здатна створювати дифракційно-обмежені зображення. Для порівняння, на представлені аналогічні оптичні характеристики рефракційної плоско-випуклої германієвої лінзи з , для довжини хвилі . Як видно із представлених рисунків сферична аберація гібридної лінзи по відношенню до звичайної зменшена у 73 рази.

Рис. 3.2. МПФ, точкова діаграма, різниця оптичної довжини ходу та діаграма аберацій променів плоско-випуклої гібридної лінзи з , для довжини хвилі 10 мкм.

Проведено моделювання германієвої гібридної лінзи із скоригованою сферичною аберацією у широкому спектральному діапазоні. Радіуси кривизни поверхонь рефракційної складової становлять і .

Рис. 3.3. МПФ, точкова діаграма, різниця оптичної довжини ходу та діаграма аберацій променів плоско-випуклої германієвої лінзи з , для довжини хвилі 10 мкм.

На рис. 3.4 зображені МПФ, різниця оптичної довжини ходу, точкова діаграма та діаграма аберацій променів плоско-випуклої германієвої гібридної лінзи з , для довжин хвиль 8, 10 та 12 мкм. Отримана лінза має ДЛ, поліноміальні коефіцієнти якої дорівнюють: (параксіальна фокусна відстань складає 1414,78 мм), .



Рис. 3.4. МПФ, різниця оптичної довжини ходу, точкова діаграма та діаграма аберацій променів плоско-випуклої германієвої гібридної лінзи з , для довжин хвиль 8, 10 та 12 мкм.

Як видно із отриманих результатів, у такої лінзи присутній сферохроматизм, що є наслідком значного коефіцієнта дисперсії. ДЛ. Все ж поліхроматична корекція сферичної аберації запропонованим методом дозволяє проектувати достатньо світлосильні елементи, якість зображення яких наближається до дифракційно-обмеженої.

Недоліками такого підходу є те, що ДЛ дуже сильно впливає на оптичну силу отриманого гібридного елемента та велика кількість дифракційних зон ДЛ, що ускладнює застосування такого підходу для видимої області спектру. Тому запропоновано удосконалити цей підхід шляхом коригування сферичної аберації оптично слабкою ДЛ, яка практично не змінюватиме оптичну силу рефракційної лінзи.

3.4 Метод корекції сферичної аберації оптично слабкою ДЛ

У програмі ZEMAX було змодельовано ДЛ з такими параметрами: , , На рис.3.5 представлені діаграма аберацій та МПФ такої лінзи. Як видно з графіків, сферична аберація практично відсутня і МПФ співпадає із дифракційно-обмеженою.

Рис. 3.5. МПФ та діаграма аберацій дифракційної лінзи з виправленою сферичною аберацією

Таким чином, такий елемент здатен формувати асферичний хвильовий фронт, що можна використати для корекції сферичної аберації.

За допомогою дифракційної лінзи усунемо сферичну аберацію у рефракційній лінзі. Візьмемо рефракційну плоско-випуклу лінзу з такими параметрами:,, ,, матеріал - . На рис. 3.6 представлені діаграма аберацій та МПФ такої лінзи.

Рис. 3.6. МПФ та діаграма аберацій рефракційної лінзи

Якщо поєднати рефракційну лінзу з дифракційною можна усунути сферичну аберацію. Для цього на другу плоску поверхню рефракційної лінзи можна нанести дифракційну. На рис. 3.7. представлені діаграма аберацій та МПФ отриманої рефракційно-дифракційної лінзи. Як видно із графіків, МПФ такої лінзи на відміну від рефракційного аналога є дифракціно-обмеженою, оскільки сферична аберація скоригована дифракційною поверхнею.

Рис. 3.7. МПФ та діаграма аберацій рефракційно-дифракційної лінзи

Дифракційна поверхня отриманої лінзи складається лише із 5 дифракційних зон, радіуси яких представлені у Таблиці 3.1. Тому такий підхід корекції сферичної аберації є технологічно значно привабливішим.

Таблиця 3.1.Радіуси дифракційних зон.

m	Радіус, мм
1	6,588348
2	7,834860
3	8,670673
4	9,317230
5	9,851760

Був удосконалений метод корекції сферичної аберації за допомогою непараксіальної дифракційної лінзи з малою оптичною силою.

Удосконалений метод корекції сферичної аберації рефракційної лінзи шляхом поєднання її з дифракційною дає можливість створювати одноелементні світлосильні оптичні системи з високою якістю зображення. Дифракційна лінза має дуже малу оптичну силу, відповідно складається із незначної кількості дифракційних зон, що значно спрощує її виготовлення.

Проте для ДЛ характерна значна залежність її оптичних характеристик від довжини хвилі. Тому подальшим завданням є удосконалення методу корекції сферичної аберації в широкому спектральному діапазоні.

4. Стартап проект методу розробки компактних дифракційно-рефракційних систем з високою якістю зображення

4.1 Опис ідеї проекту

У даному підрозділі розглянуто зміст ідеї, можливі напрямки застосування, основні вигоди, які отримує користувач, а також за даними таблиць 4.1 та 4.2 визначена його конкурентоспроможність на ринку.

Великого розповсюдження в наш час набувають дифракційні лінзи (ДЛ), що застосовуються для проектування оптичних систем, а саме для корекції хроматизму та термічної аберації. Найчастіше такі ДЛ розраховуються у параксіальному наближенні і практично не впливають на оптичну силу системи. Проте важливим є дослідження непараксіальних ДЛ, які дають змогу виконувати корекцію монохроматичних аберацій.

Абераційна модель непараксіальної ДЛ базується на представленні хвильових аберацій, розрахунок яких проводиться через порівняння ідеального і абераційного хвильових фронтів, що дає змогу використовувати її для корекції монохроматичних аберацій.

Удосконалений метод корекції сферичної аберації рефракційної лінзи шляхом поєднання її з дифракційною дає можливість створювати одноелементні світлосильні оптичні системи з високою якістю зображення. Дифракційна лінза має дуже малу оптичну силу, відповідно складається із незначної кількості дифракційних зон, що значно спрощує її виготовлення.

Таблиця 4.1. Опис ідеї стартап-проекту

Зміст ідеї	Напрямки застосування	Вигоди для користувача
Розробка компактних дифракційно-рефракційних систем з високою якістю зображення	1. Воєнна	1. Покращення якості зображення.
	2. Охоронна	2. Зменшення часу та ресурсів для виготовлення.
	3. Космічна	3. Малі розміри

Даний метод буде корисний тим, кому важлива точність вимірювання та малогабаритність приладу. Використовуючи метод при проектуванні, виробники отримають покращений товар з мінімальними затратами, що повинно збільшити попит у користувачів.

Аналіз потенційних техніко-економічних переваг ідеї (чим відрізняється від існуючих аналогів та замінників) порівняно із пропозиціями конкурентів наведено в таблиці 4.2.

Таблиця 4.2. Визначення сильних, слабких та нейтральних характеристик ідеї проекту

№ п/п	Техніко-економічні характеристики ідеї	(потенційні) товари/концепції конкурентів	W	N	S
		Мій проект	Edmund optics	Knight optical
11	Економічні (ціна грн)	800	1000	2000			+
22	Надійність	5 років	8 років	10 років	+
33	Ефективні розміри мм	15х15	25х25	100х100			+
54	Визнана марка(відомість)	-	+	+	+
А5	Транспортабельні (доставка)	Кур'єрська служба	Кур'єр фірми	Кур'єрська служба		+
96	Економічні, (інвестування)	-	+	+	+

де W - слабка сторона, N - нейтральна сторона, S - сильна сторона.

Сильною стороною даного проекту є його вартість та ефективні розміри, що дає велику перевагу перед конкурентами. Слабкою стороною є те що система маловідома, і його необхідно рекламувати, щоб представити публіці, а також знайти інвесторів. Всі інші характеристики є нейтральними. Тому даний проект можна вважати конкурентоспроможним.

4.2 Технологічний аудит ідеї проекту

У даному підрозділі проведено аудит технологій, за допомогою яких можна реалізувати ідею проекту, та обрано одну по якій буде далі реалізовано проект.

Таблиця 4.3. Технологічна здійсненність ідеї проекту

№ п/п	Ідея проекту	Технології її реалізації	Наявність технологій	Доступність технологій
1	Розробка компактних дифракційно-рефракційних систем з високою якістю зображення	Розробка системи у програмі ZEMAX	Наявні	Доступні
2		Розробка системи, на основі абераційної непараксіальної моделі	Наявні	Доступні
3		Розробка системи, на основі абераційної параксіальної моделі	Наявні	Доступні
4		Розробка системи в широкому спектральному діапазоні	Наявні	Доступні

Обрана технологія реалізації ідеї проекту: `Розробка системи у програмі `ZEMAX'. За результатами аналізу технологічності здійснення ідеї проекту, можемо зробити висновок, що реалізація проекту можлива, але технологію необхідно удосконалювати.

4.3 Аналіз ринкових можливостей запуску стартап-проекту

У даному підрозділі визначаються ринкові можливості, які можна використати під час ринкового впровадження проекту, та ринкових загроз, що можуть перешкодити реалізації проекту, дозволяє спланувати напрями розвитку проекту із урахуванням стану ринкового середовища, потреб потенційних клієнтів та пропозицій проектів конкурентів.

Таблиця 4.4. Попередня характеристика потенційного ринку стартап-проекту

№ п/п	Показники стану ринку (найменування)	Характеристика
1	Кількість головних гравців, од	5
2	Загальний обсяг продаж, грн/ум.од	7 млн ум.од
3	Динаміка ринку (якісна оцінка)	Зростає
4	Наявність обмежень для входу (вказати характер обмежень)	Існує декілька великих гравців які диктують умови в даному сегменті.
5	Специфічні вимоги до стандартизації та сертифікації	Немає.
6	Середня норма рентабельності в галузі (або по ринку), %	60%

Середня норма рентабельності в галузі становить 15%, тому є сенс вкласти кошти в проект. Ринок є привабливим для входження а попереднім оцінюванням.

Надалі визначаються потенційні групи клієнтів, їх характеристики, та формується орієнтовний перелік вимог до товару для кожної групи Таблиця 4.5.

Таблиця 4.5. Характеристика потенційних клієнтів стартап-проекту

Потреба, що формує ринок	Цільова аудиторія (цільові сегменти ринку)	Відмінності у поведінці різних потенційних цільових груп клієнтів	Вимоги споживачів до товару
1. Потреба в малогабаритних системах. 2. Висока якість зображення. 3. Дешевизна.	1. Військові 2. Охоронні компанії. 3. Наукові дослідження 4. Космічні організації.	1. Доставка у будь-яку країну, співпраця з компаніями перевізниками. 2. Онлайн підтримка користувачів через інтернет портал. 3. Гнучкі ціни, система знижок.	до продукції: 1. Надійність. 2. Низька ціна. 3. Якість. 4. Компактність. до компанії-постачальника: 1. Комунікація з клієнтом. 2. Низькі терміни постачання. 3. Дійсні технічні характеристики.

Після визначення потенційних груп клієнтів проводиться аналіз ринкового середовища: складаються таблиці факторів, що сприяють ринковому впровадженню проекту, та факторів, що йому перешкоджають (табл. 4.6).

Таблиця 4.6. Фактори загроз

№ п/п	Фактор	Зміст загрози	Можлива реакція компанії
1	Збої в поставках	Зміна умов доставки або правил митниці	Зменшення виробництва.
2	Зменшення ціни у конкурентів	Укріплення конкурентів на ринку	Синхронне зменшення ціни, але не менше ніж собівартість.
3	Проблеми виходу на міжнародний ринок	Всі потенційні конкуренти розташовані за кордоном. Важкий вихід	Почати співпрацю, з сусідніх країн, і далі поступово розвиватися на міжнародні арені.
4	Погана політична та економічна ситуація у країні	Підвищення ціни у національній валюті.	Зменшення попиту
5	Вихід нових більш якісних систем	Покращення якості	Використання більш сучасних компонентів.

Таблиця 4.7. Фактори можливостей

№ п/п	Фактор	Зміст можливості	Можлива реакція компанії
1	Дешевизна	Товар відносно закордонних аналогів значно дешевший	Збільшення клієнтів
2	Компактність	Дозволяє виготовляти більш компактні прилади.	Можливість встановлення правил на внутрішньому ринку
3	Прогресування	Збільшувати якість	Збільшення клієнтів
4	Вільний ринок	Відсутність аналогів.	Можливість встановлення правил на внутрішньому ринку
5	Нові технології	Покращення характеристик	Удосконалення методів.

Таблиця 4.8. Ступеневий аналіз конкуренції на ринку

Особливості конкурентного середовища	В чому проявляється дана характеристика	Вплив на діяльність підприємства (можливі дії компанії, щоб бути конкурентноспроможною)
1. Монополістична конкуренція	Важко вийти на міжнародний рівень	Потрібно працювати над репутацією компанії, забезпечуючи високу якість приладу.
2. Глобальний рівень конкурентної боротьби	Наявність конкурентів у різних країнах	Розвиток на українських підприємствах та вихід на ринок
3. Внутрішньогалузева	Конкуренція в військовій та охоронній галузі	Розширювати можливості використання приладів
4.Товарно-видова конкуренція	Конкуренція спостерігається між методами таких систем.	Створення компактнішої та якіснішої продукції
5. Ціновий характер	Збільшення якості	Покращення методів
6. Марочний характер	Споживачів цікавить перевірений та відомий товар	Встановлення невисокої ціни та виготовлення якісної продукції.

Після аналізу конкуренції проводиться більш детальний аналіз умов конкуренції в галузі

Таблиця 4.9. Аналіз конкуренції в галузі за М. Портером

Складові аналізу	Прямі конкуренти в галузі	Потенційні конкуренти	Постачальники	Клієнти	Товари-замінники
	ЦКБ «Арсенал», Фотоприлад, Edmund optics, Knight optical	Затрати, ресурси та досвід	Кількість замовленої продукції	Кількість замовлень. Попит.	Ціна, лояльність споживачів
Висновки:	ЦКБ «Арсенал» та Фотоприлад - більше спеціалізуються на іншому обладнанні. Edmund optics, Knight optical - прямі закордонні конкуренти.	Входження на ринок являється важким, оскільки фірми, точність яких перевіряється, мають високу репутацію і водночас закриту систему виробництва. Потрібен час на отримання ліцензії.	Постачальники не диктують умови співпраці	Клієнти диктують свої умови на ринку. Переважно це відноситься до якості товару.	Товари замінники обмежують встановленню високих цін на метод і кінцевий виріб вцілому.

Можемо зробити висновок, що прямим конкурентом являється КБ СПБ «Арсенал» в Україні, але вони використовують застарілі методи розробки систем, які формують гіршу якість зображення. При виході на міжнародний ринок конкуренцію складе Edmund optics, компанія з хорошою репутацією, тому входження на міжнародний ринок ускладнюється.

Таблиця 4.10. Обґрунтування факторів конкурентоспроможності

№ п/п	Фактор конкурентоспроможності	Обґрунтування (наведення чинників, що роблять фактор для порівняння конкурентних проектів значущим)
1	Якість	Підвищення якості зображення, що дає можливість користувачу збільшити точність виміру тих чи інших параметрів.
2	Внутрішній ринок	Високий попит, легкий вихід.
3	Обслуговування	Споживачі потребують консультування
4	Цінова політика	Ціна не завищена.
5	Модульність	Дозволить введення системи в різні пристрої .

Обґрунтування факторів конкурентоспроможності показав, що існує фактор необхідності у створенні методу розробки компактних дифракційно-рефракційних систем з високою якістю зображення. Враховуючи те, що ринок вітчизняних виробників у даній сфері майже вільний, попит на товар буде великим.

Таблиця 4.11. Порівняльний аналіз сильних та слабких сторін
«Розробка компактних дифракційно-рефракційних систем з високою якістю зображення»

№ п/п	Фактор конкурентоспроможності	Бали 1-20	Рейтинг товарів-конкурентів у порівнянні з ЦКБ «Арсенал»
			-3	-2	-1	0	+1	+2	+3
1	Якість	18		+
2	Внутрішній ринок	16						+
3	Обслуговування	10				+
4	Цінова політика	17			+
5	Модульність	18					+

Порівняльний аналіз показав, що сильні сторони проекту це його ціна та якість. Слабкими сторонами системи є вхід на внутрішній ринок та модульність.

Фінальним етапом ринкового аналізу можливостей впровадження проекту є складання SWOT-аналізу (матриці аналізу сильних (Strength) та слабких (Weak) сторін, загроз (Troubles) та можливостей (Opportunities), що наведено в таблиці 4.12. на основі виділених ринкових загроз та можливостей, та сильних і слабких сторін (табл. 4.11).

Таблиця 4.12. SWOT- аналіз стартап-проекту

Сильні сторони: Якість вища за найближчих конкурентів Цінова політика (дешевизна) Компактність Кур'єрська доставка	Слабкі сторони: Необхідні інвестори. Невідомий товар.
Можливості: Вільний ринок, мала кількість аналогів на внутрішньому ринку. Удосконалення методу. Вихід на міжнародний ринок.	Загрози: Винайдення кращих методів, Зменшення ціни у конкурентів.

Таблиця 4.13. Альтернативи ринкового впровадження стартап-проекту

№ п/п	Альтернатива (орієнтовний комплекс заходів) ринкової поведінки	Ймовірність отримання ресурсів	Строки реалізації
1	Повномасштабне виробництво	80%	2 місяці
2	Заміна компонентів з кращими характеристиками	70%	1 місяць

На основі SWOT-аналізу розроблено альтернативи ринкової поведінки (перелік заходів) для виведення стартап-проекту на ринок та орієнтовний оптимальний час їх ринкової реалізації з огляду на потенційні проекти конкурентів, що можуть бути виведені на ринок. З табл. 4.13 було обрано варіант в якому передбачається повномасштабне виробництво з можливим поступовим зниження собівартості. У разі невдачі існують і інші альтернативи.

4.4 Розроблення ринкової стратегії проекту

У даному підрозділі розглянуто розроблення ринкової стратегії проекту, в якому першим кроком передбачається визначення самої стратегії ринку та опис цільових груп потенційних споживачів.

Таблиця 4.14. Вибір цільових груп потенційних споживачів

№ п/п	Опис профілю цільової групи потенційних клієнтів	Готовність споживачів сприйняти продукт	Орієнтовний попит в межах цільової групи (сегменту)	Інтенсивність конкуренції в сегменті	Простота входу у сегмент
1	Військові, охоронна сфера	Готові	Високий попит	Досить велика конкуренція	Легко
2	Науковці	Готові	Середній	Відносно не велика конкуренція	Легко
3	Космічна сфера	Готові	Високий попит	Велика конкуренція	Важко
Цільові групи які обрано: військові, охоронна сфера, космічна.

Охоронна та військова сфера були обрані за цільові групи постійних клієнтів, вихід у даний сегмент повинен відбутися легко. Незважаючи на те що в космічну сферу ввійти дуже важко, все одно є шанси, адже існує великий попит.

Таблиця 4.15. Визначення базової стратегії розвитку

№ п/п	Обрана альтернатива розвитку проекту	Стратегія охоплення ринку	Ключові конкурентоспроможні позиції відповідно до обраної альтернативи	Базова стратегія розвитку
11	Збільшення спектрального діапазону приладу	Вибірковий розподіл	Довіра до бренду, відповідна ціна, збільшення функціональних можливостей.	Стратегія спеціалізації

За базову стратегію розвитку обрано стратегію спеціалізації, яка передбачає концентрацію на потребах одного цільового сегменту, без прагнення охопити увесь ринок. Головне завдання тут полягає в задоволенні потреб вибраного цільового сегменту краще, ніж конкуренти.

Стратегія охоплення ринку - вибірковий розподіл, який застосовується до товарів, які користуються попитом у споживачів. Такий збут переважає для товарів попереднього (ретельного) вибору, коли покупці ретельно порівнюють ціни й товари.

Таблиця 4.16. Визначення базової стратегії конкурентної поведінки

№ п/п	Чи є проект «першопрохідцем» на ринку?	Чи буде компанія шукати нових споживачів, або забирати існуючих у конкурентів?	Чи буде компанія копіювати основні характеристики товару конкурента, і які?	Стратегія конкурентної поведінки
1	Ні	Забирати існуючих у конкурентів, та при можливості шукати нових.	Ні. Буде здійснено покращення існуючих методів	Розширення первинного попиту

При визначенні стратегії конкурентної поведінки було обрано розширення первинного попиту. Дана поведінка була обрана, тому в якості цільового ринку вибирається один або декілька ринкових сегментів. Головне завдання для компаній - це постійна турбота про підтримку і розвиток своєї конкурентної переваги, формування лояльності і прихильності споживачів, а також доцільно врахувати те що за даним методом компанія випускатиме вузький асортимент товарів.

На основі вимог споживачів з обраних сегментів до постачальника та до продукту, а також в залежності від обраної базової стратегії розвитку та стратегії конкурентної поведінки розробимо стратегію позиціонування (табл. 4.17).

Таблиця 4.17. Визначення стратегії позиціонування

№ п/п	Вимоги до товару цільової аудиторії	Базова стратегія розвитку	Ключові конкурентоспроможні позиції власного стартап-проекту	Вибір асоціацій, які мають сформувати комплексну позицію власного проекту
1	Висока якість, розмір, ціна	Стратегія спеціалізації	Удосконалення методу	Надійність, якість.

Головною вимогою до товару цільової аудиторії якість товару, розмір та ціна, для забезпечення цього було обрано стратегію спеціалізації, а ключовим конкурентоспроможною позицією стартап-проекту є удосконалення методу.

4.5 Розроблення маркетингової програми стартап-проекту

Таблиця 4.18. Визначення ключових переваг концепції потенційного товару

№ п/п	Потреба	Вигода, яку пропонує товар/метод	Ключові переваги перед конкурентами (існуючі або такі, що потрібно створити)
1	Висока якість зображення	Точність виміру	Новий метод, що дозволяє збільшувати точність виміру.
2	Розмір (компактність)	Економія місця	Дозволяє виготовляти більш компактні прилади.
3	Низька ціна	Дешевизна	Значно дешевший ніж у закордонних аналогів

Перевагами товару є його висока якість, розмір та низька ціна, також система є новою, тому є можливість у вдосконаленні методу.

Таблиця 4.19.Опис трьох рівнів моделі товару

Рівні товару	Сутність та складові
І. Товар за задумом	Метод проектування тепловізора з урахуванням того, що він буде розташований на БПЛА, зі збільшенням дальності виявлення та розпізнавання
ІІ. Товар у реальному виконанні	Властивості/характеристики	М/Нм	Вр/Тх /Тл/Е/Ор
	1. Фокусна відстань 2. Спектральний діапазон 3. Світловий діаметр	м Нм м	Тх/Тл Тх/Тл Тх/Тл
	Якість: ГОСТ, ISO
	Пакування: герметична ударостійка упаковка.
	Марка: «DiffOPT» D-100
ІІІ. Товар із підкріпленням	До продажу: не потребує особливих вимог
	Після продажу: інформаційна підтримка
За рахунок чого потенційний товар буде захищено від копіювання: За рахунок комерційної таємниці

Даний метод буде захищено від копіювання комерційною таємницею.

Таблиця 4.20. Визначення меж встановлення ціни

№ п/п	Рівень цін на товари-замінники	Рівень цін на товари-аналоги	Рівень доходів цільової групи споживачів	Верхня та нижня межі встановлення ціни на товар/послугу
1	2-3 тис грн.	5 тис. грн	10-20 тис. грн	2-5 тис грн.

Провівши аналіз рівня цін на товари замінники, рівень цін на товари аналоги та рівень доходів цільової групи споживачів було сформовано нижню 2000 грн та верхню 5000 грн межі встановлення ціни на товар, що дає цінову перевагу перед товарами конкурентів.

Таблиця 4.21. Формування системи збуту

№ п/п	Специфіка закупівельної поведінки цільових клієнтів	Функції збуту, які має виконувати постачальник товару	Глибина каналу збуту	Оптимальна система збуту
11	Попереднє замовлення з підписанням контракту	Доставка в строки, контроль за уникненням пошкоджень.	Канал нульового рівня	Через інтернет, тендер.

Сьогодні пошук товарів частіше за все відбувається через інтернет, враховуючи те що закупівля буде вестися напряму з виробником то канал збуту буде нульового рівня, або у разі тендерів - через тендерні комітети.

Таблиця 4.22. Концепція маркетингових комунікацій

№ п/п	Специфіка поведінки цільових клієнтів	Канали комунікацій, якими користуються цільові клієнти	Ключові позиції, обрані для позиціонування	Завдання рекламного повідомлення	Концепція рекламного звернення
1	Клієнти дізнаються про новинки з інтернету, та шукають товар з нищою ціною та високою якістю.	Інтернет, соціальні мережі	Інтернет-маркетинг, маркетинг у соціальних мережах.	Презентація товару, його характеристик, покращення, щоб залучити більше клієнтів.	«DiffOPT - точніше нікуди»

У зв'язку з тим, що більшість потенційних клієнтів користуються інтернет ресурсами для пошуку необхідної інформації, тому основна маркетингова комунікація буде через інтернет.

Завданням рекламного повідомлення є зацікавлення та позиціювання товару новим клієнтам.

Даний метод буде корисний тим, кому важлива точність вимірювання та малогабаритність приладу. Використовуючи метод при проектуванні, виробники отримають покращений товар з мінімальними затратами, що повинно збільшити попит у користувачів. Сильною стороною даного проекту є його вартість та ефективні розміри, що дає велику перевагу перед конкурентами. Слабкою стороною є те що система маловідома, і його необхідно рекламувати, щоб представити публіці, а також знайти інвесторів. Всі інші характеристики є нейтральними. Тому даний проект можна вважати конкурентоспроможним.

Обрана технологія реалізації ідеї проекту: `Розробка системи у програмі `ZEMAX'.

Ринок є привабливим для входження а попереднім оцінюванням. Прямим конкурентом являється КБ СПБ «Арсенал» в Україні, але вони використовують застарілі методи розробки систем, які формують гіршу якість зображення. При виході на міжнародний ринок конкуренцію складе Edmund optics, компанія з хорошою репутацією, тому входження на міжнародний ринок ускладнюється.

Обґрунтування факторів конкурентоспроможності показав, що існує фактор необхідності у створенні методу розробки компактних дифракційно-рефракційних систем з високою якістю зображення. Враховуючи те, що ринок вітчизняних виробників у даній сфері майже вільний, попит на товар буде великим.

Порівняльний аналіз показав, що сильні сторони проекту це його ціна та якість. Слабкими сторонами системи є вхід на внутрішній ринок та модульність.

На основі SWOT-аналізу розроблено альтернативи ринкової поведінки (перелік заходів) для виведення стартап-проекту на ринок та орієнтовний оптимальний час їх ринкової реалізації з огляду на потенційні проекти конкурентів, що можуть бути виведені на ринок

Охоронна та військова сфера були обрані за цільові групи постійних клієнтів, вихід у даний сегмент повинен відбутся легко. Незважаючи на те що в космічну сферу ввійти дуже важко, всеодно є шанси, адже існує великий попит.

За базову стратегію розвитку обрано стратегію спеціалізації, яка передбачає концентрацію на потребах одного цільового сегменту, без прагнення охопити увесь ринок. Головне завдання тут полягає в задоволенні потреб вибраного цільового сегменту краще, ніж конкуренти

При визначенні стратегії конкурентної поведінки було обрано розширення первинного попиту.

Головною вимогою до товару цільової аудиторії якість товару, розмір та ціна, для забезпечення цього було обрано стратегію спеціалізації, а ключовим конкурентоспроможною позицією стартап-проекту є удосконалення методу.

Перевагами товару є його висока якість, розмір та низька ціна, також система є новою, тому є можливість у вдосконаленні методу.

Провівши аналіз рівня цін на товари замінники, рівень цін на товари аналоги та рівень доходів цільової групи споживачів було сформовано нижню 2000 грн та верхню 5000 грн межі встановлення ціни на товар, що дає цінову перевагу перед товарами конкурентів.

Сьогодні пошук товарів частіше за все відбувається через інтернет, враховуючи те що закупівля буде вестися напряму з виробником то канал збуту буде нульового рівня, або у разі тендерів - через тендерні комітети.

Завданням рекламного повідомлення є зацікавлення та позиціювання товару новим клієнтам.

Размещено на Allbest.ru

...